CN110217563B - 一种二合一移液吸头排列机器人 - Google Patents

Abstract

本发明的一种二合一移液吸头排列机器人，包括机架，机架内装设有依次对接的上料机构、送料机构、下料机构和排盒接料机构，上料机构包括两组上料驱动件和一对用于装载不同型号液吸头的储料滚筒，两个储料滚筒的旋转中心在高度方向呈偏心设置。该吸头排列机器人具有结构简单紧凑、成本低廉、使用方便的优点。

Description

一种二合一移液吸头排列机器人

技术领域

本发明主要涉及移液吸头试管排列装盒技术，尤其涉及一种二合一移液吸头排列机器人。

背景技术

移液吸头常用于生物、化工、医疗实验室以及其他相关场景。为了配合移液器使用需将移液吸头按顺序整齐的排放在具有固定孔位的吸头盒内。目前，实验或医用移液吸头试管产品通常主要通过人力完成排列装盒，这种方式费时费力，降低了实验效率也增加了生产成本。其次，手工排列装盒不可避免的会造成移液吸头的二次污染，由此可见，现有人工排列装盒方式不能很好的满足实验室和医疗场所的用量及卫生要求。

现有技术中，移液吸头排列机一般包括上料模块、传送模块、下料模块、装料模块以及控制模块，移液吸头排列机的效率与上料、下料和装料有关，上料多采用滚筒上料的方式，下料模块中，物料一般通过位置校正后主动式出料，如中国专利CN107175664A公开了医用移液吸头自动排列机器人下料模块包括双向旋转电磁铁，所述双向旋转电磁铁下方固定旋转拨料导向座，所述固定旋转拨料导向座的中心设有旋转拨料轴，所述旋转拨料导向座下方连接垂直落料座，所述垂直落料座连接卡料处理快接头，物料落入落料模块，双向旋转电磁铁带动旋转剥料轴固定角度，物料从垂直落料座连接的卡料处理快接头中出料，该种出料方式虽减少了卡料率，但下料效率较低。

现有的移液吸头排列机器人均仅配置一个上料模块，即一台移液吸头排列机器人只能实现一种型号的吸头排列装盒，由于移液吸头的型号多样，要实现多型号移液吸头的排列，只能选择购置多台相应型号吸头排列机器人，一方面大大推高了购买成本，另一方面，由于生物、化工、医疗实验室的建设成本非常高，多台吸头排列机器人相应占用很大的实验室空间，以进一步推高了实验室成本。故在保证实验室空间的前提下，如何实现多型号移液吸头排列是本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单紧凑、成本低廉、使用方便的二合一移液吸头排列机器人。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种二合一移液吸头排列机器人，包括机架，所述机架内装设有依次对接的上料机构、送料机构、下料机构和排盒接料机构，所述上料机构包括两组上料驱动件和一对用于装载不同型号移液吸头的储料滚筒，两个储料滚筒的旋转中心在高度方向呈偏心设置。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述上料驱动件包括上料驱动电机、上料驱动轮、上料传动带、上料传动轮和上料转轴，两个储料滚筒于中心位置分别通过相应的上料转轴安装在机架内，上料传动轮安装在上料转轴上，上料驱动电机安装在机架上、且输出端安装上料驱动轮，上料传动带连接相应的上料驱动轮和上料传动轮。

两个所述上料驱动轮位于机架中心线的一侧，同一组上料驱动件中上料驱动轮和上料传动轮中心连线呈倾斜布置。所述储料滚筒包括筒体，所述筒体沿壁周向方向间隔设置有多块上料挡板，所述筒体的内部设置有与上料挡板对应的V型槽，所述V型槽与送料机构对接。

所述机架包括架体和倒L型背板，所述倒L型背板的竖板底端与架体活动铰接，所述倒L型背板的横板与架体可拆卸连接，所述筒体通过上料转轴安装在倒L型背板的竖板上。

所述倒L型背板的竖板上还装设有用于支撑筒体的支撑滚轮。

所述排盒接料机构包括移动平台、移动驱动件和吸头盒固定架，所述移动驱动件安装在机架的底板上，所述移动平台与移动驱动件连接，所述吸头盒固定架设置在移动平台上并与下料机构对接。

所述吸头盒固定架上设有至少两列与吸头盒匹配的盒孔，所述吸头盒固定架一侧设有驱使该列吸头盒盒盖上扬的肋板，另一侧设有使另一列吸头盒盒盖水平或下斜的避让部。

所述避让部设置为间断的或连续的筋条，所述筋条的宽度小于或等于盒盖铰点的翻转间隙。

所述吸头盒固定架与移动平台形成磁吸式可拆卸连接。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的二合一移液吸头排列机器人，运行时，不同型号的移液吸头批量装入两个相应储料滚筒内，由储料滚筒进行储料和理料，然后不同的移液吸头由两组送料机构分别送至两个下料机构中，吸头盒装载在排盒接料机构上，下料机构将相应型号的吸头装入吸头盒内。较传统结构而言，该排列机器人可装填两种不同规格的移液吸头，达到一机多用功能，大大降低了成本；该排列机器人的两个储料滚筒的旋转中心在高度方向呈偏心设置，相当于充分利用了机架的斜向空间，整体体积相较于单种型号机器体积增加小于20%，其结构简单紧凑，占地面积小，充分保证了实验室空间；装填时可以将移液吸头盒整体装入排盒接料机构进行排列，不需要将吸头盒中的洞板取下，大大提高了使用方便性的效率。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图（倒L型背板翻转状态）。

图2是本发明中机架的立体结构示意图（倒L型背板关合状态）。

图3是本发明的主视结构示意图。

图4是本发明的后视结构示意图。

图5是本发明的俯视结构示意图。

图6是本发明实施例1中吸头盒固定架的立体结构示意图。

图7是本发明实施例1中吸头盒固定架的立体结构示意图（装盒状态）。

图8是本发明实施例2中吸头盒固定架的主视结构示意图。

图9是本发明实施例2中吸头盒固定架的立体结构示意图（装盒状态）。

图中各标号表示：

1、机架；11、架体；12、倒L型背板；2、上料机构；21、上料驱动件；211、上料驱动电机；212、上料驱动轮；213、上料传动带；214、上料传动轮；215、上料转轴；22、储料滚筒；221、筒体；222、上料挡板；223、V型槽；23、支撑滚轮；3、送料机构；4、下料机构；5、排盒接料机构；51、移动平台；52、移动驱动件；53、吸头盒固定架；531、盒孔；532、肋板；533、避让部。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

实施例1：

图1至图7示出了本发明二合一移液吸头排列机器人的第一种实施例，包括机架1，机架1内装设有依次对接的上料机构2、送料机构3、下料机构4和排盒接料机构5，上料机构2包括两组上料驱动件21和一对用于装载不同型号移液吸头的储料滚筒22，两个储料滚筒22的旋转中心在高度方向呈偏心设置。运行时，不同型号的移液吸头批量装入两个相应储料滚筒22内，由储料滚筒22进行储料和理料，然后不同的移液吸头由两组送料机构3分别送至两个下料机构4中，吸头盒装载在排盒接料机构5上，下料机构4将相应型号的吸头装入吸头盒内。较传统结构而言，该排列机器人可装填两种不同规格的移液吸头，达到一机多用功能，大大降低了成本；该排列机器人的两个储料滚筒22的旋转中心在高度方向呈偏心设置，相当于充分利用了机架1的斜向空间，整体体积相较于单种型号机器体积增加小于20%，其结构简单紧凑，占地面积小，充分保证了实验室空间；装填时可以将移液吸头盒整体装入排盒接料机构5进行排列，不需要将吸头盒中的洞板取下，大大提高了使用方便性的效率。

本实施例中，上料驱动件21包括上料驱动电机211、上料驱动轮212、上料传动带213、上料传动轮214和上料转轴215，两个储料滚筒22于中心位置分别通过相应的上料转轴215安装在机架1内，上料传动轮214安装在上料转轴215上，上料驱动电机211安装在机架1上、且输出端安装上料驱动轮212，上料传动带213连接相应的上料驱动轮212和上料传动轮214。该结构中，上料驱动电机211驱动上料驱动轮212转动，上料驱动轮212通过上料传动带213带动上料传动轮214转动，上料传动轮214通过上料转轴215带动储料滚筒22转动达到理料的效果。

本实施例中，两个上料驱动轮212位于机架1中心线的一侧，同一组上料驱动件21中上料驱动轮212和上料传动轮214中心连线呈倾斜布置。该结构中，两个上料驱动轮212设置在机架1中心线的一侧，并且同一组上料驱动件21中上料驱动轮212和上料传动轮214中心连线呈倾斜布置，这样设置进一步充分利用了机架1的斜向空间，使整体结构更为紧凑。

本实施例中，储料滚筒22包括筒体221，筒体221沿壁周向方向间隔设置有多块上料挡板222，筒体221的内部设置有与上料挡板222对应的V型槽223，V型槽223与送料机构3对接。该结构中，在储料滚筒22转动过程中，由上料挡板222进行理料，使移液吸头一根根的排布在V型槽223内向送料机构3进行输送。

本实施例中，机架1包括架体11和倒L型背板12，倒L型背板12的竖板底端与架体11活动铰接，倒L型背板12的横板与架体11可拆卸连接，筒体221通过上料转轴215安装在倒L型背板12的竖板上。该结构中，倒L型背板12的竖板为筒体221和上料转轴215提供安装基础，倒L型背板12的横板与架体11可拆卸连接，保证了倒L型背板12的翻转性能，便于进行消毒清理以及检修和维护。

本实施例中，倒L型背板12的竖板上还装设有用于支撑筒体221外壁的支撑滚轮23。支撑滚轮23对筒体221形成支撑，减小上料转轴215的负荷，支撑滚轮23不影响筒体221的转动功能。

本实施例中，排盒接料机构5包括移动平台51、移动驱动件52和吸头盒固定架53，移动驱动件52安装在机架1的底板上，移动平台51与移动驱动件52连接，吸头盒固定架53设置在移动平台51上并与下料机构4对接。该结构中，移动驱动件52驱使移动平台51横纵移动与下料机构4精准对接并实现横纵吸头排布，吸头盒装载在吸头盒固定架53上，不需要将吸头盒中的洞板取下，大大提高了使用方便性和效率。

本实施例中，吸头盒固定架53上设有至少两列与吸头盒匹配的盒孔531，吸头盒固定架53的一侧设有驱使该列吸头盒盒盖上扬的肋板532，另一侧设有使另一列吸头盒盒盖水平或下斜的避让部533。该结构中，吸头盒呈两列装载在盒孔531内，远离下料机构4的一侧的吸头盒盒盖受肋板532的阻隔作用呈上扬状态，另一列的盒盖则呈水平或下斜状态，通过该巧妙设置，当远离下料机构4的一侧的吸头盒装满吸头后，移动平台51朝机架1外侧移动，上扬的吸头盒盒盖受机架1的作用实现自动关盒，即为另一列的吸头盒腾出了移动空间，也就是说进一步缩小了整个机架1的体积，其结构简单紧凑，设计巧妙。

本实施例中，避让部533设置为间断的筋条，筋条的宽度小于或等于盒盖铰点的翻转间隙。这样设置使盒盖能自然翻转通过避让部533保持水平，再通过筋条作用防止盒盖过于下斜。

本实施例中，吸头盒固定架53与移动平台51形成磁吸式可拆卸连接。采用磁吸式可拆卸连接方便更换和维护。

移动驱动件52包括底板上设置的第一电机和第二电机，第一电机的输出轴上设置有第一电机主动轮，底板上第一电机主动轮和第三从动轮之间设置有第一纵向导轨，第一纵向导轨上设置有第一纵向滑块，第一纵向滑块上设置有第一从动轮和第二从动轮，第二电机输出轴上设置有第二电机主动轮，底板上第二电机主动轮和第四从动轮之间设置有第二纵向导轨，第二纵向导轨上设置有第二纵向滑块，第二纵向滑块上设置有第五从动轮和第六从动轮，第一纵向滑块和第二纵向滑块之间设置有横向导轨，横向导轨上设置有横向滑块，移动吸头盒固定板固定于横向滑块上，移动吸头盒固定板与第一电机主动轮、第二电机主动轮通过驱动皮带经由第一从动轮、第二从动轮、第三从动轮、第四从动轮、第五从动轮、第六从动轮连接，第一电机与第二电机同向转动时，移动吸头盒固定板沿横向导轨移动,第一电机与第二电机异向转动时，移动吸头盒固定板沿第一纵向导轨和第二纵向导轨移动。

本实施例中，送料机构3同样设置为两组，分别与两个V型槽223对应，送料机构3包括机架1下端设置有送料驱动电机，送料驱动电机的输出轴与送料皮带转向轮相连接，送料皮带转向轮之间设置有至少2根传送皮带，相邻传送皮带之间的间距可调，机架1下部设置的传动皮带滑轮组对皮带进行导向。送料驱动电机转动带动送料皮带转向轮转动，从而使送料皮带前进，由V型槽223的移液吸头插入传送皮带的间隔中被带动前进，机架1下部固定安装的传动皮带滑轮组对皮带进行导向，传送皮带可根据移液吸头的规格调节相应的间距，移液吸头随传送皮带前进至迎料导槽处，移液吸头经迎料导槽导向缓冲进入下料机构4。

本实施例中，下料机构4同样设置为两组，分别与两个送料机构3对应，包括快拆式下料管和开合式对准机构，开合式对准机构置于快拆式下料管的末端，拆式下料管包括迎料导槽、下料空管、磁铁矩阵和下料挡板，迎料导槽下方固定连接下料空管，下料空管下方固定连接下料挡板，下料挡板上固定磁铁矩阵。

机架1上设有下料管装配件，下料管装配件包括U形固定槽、磁铁矩阵，U形固定槽上与磁铁矩阵相对应的位置固定安装磁铁矩阵，磁铁矩阵和为双列磁铁结构，磁性相反，U形固定槽上设有限位块。

本实施例中，使用磁力吸附的原理将快拆式下料管与机器固定位进行锁紧和定位，同时满足牢固准确固定和快拆两个要求。

开合式对准机构包括开合嘴、驱动装置、旋转轴和磁吸闭合装置，开合嘴与快拆式下料管背板组成锥形下料部对准槽管，开合嘴绕旋转轴转动，驱动装置驱动开合嘴打开，磁吸闭合装置驱动开合嘴闭合，开合嘴打开时，移液吸头落入吸头盒的孔位中。

本实施例采用开合式对准机构，可以贴近移动平台，大大增加移液吸头的入孔成功率，移液吸头落入孔位后打开开合嘴，移动平台可无障碍移动，在保证平台移动的同时，大大提高排列的精度。

主动防卡料装置由防堆料子系统、防歪料子系统和防卡料子系统组成，防堆料子系统安装在V型槽223上方，防歪料子系统安装在传送机构上方，防卡料子系统安装在快拆式下料管的迎料导槽旁。

本发明的出料方式通过被动式直接下落的方式加上主动防卡料装置实现快速下料，采用防堆料子系统、防歪料子系统和防卡料子系统对堆料、歪料、卡料的情况进行主动处理，大幅度减少用户介入，提高执行效率和运行的智能化程度。

防堆料子系统包括清扫机构、清扫驱动、清扫驱动臂，清扫驱动臂与清扫机构连接，清扫驱动安装在清扫机构下方。

防歪料子系统包括清扫轮、清扫安装架和清扫驱动，清扫轮安装在清扫安装架上，清扫驱动安装在清扫安装架一侧。

防卡料子系统包括清扫驱动、清扫驱动臂、清扫驱动、清扫轮，清扫驱动Ⅲ与清扫驱动臂连接，清扫驱动与清扫轮连接。

实施例2：

图1至图5以及图8和图9示出了本发明二合一移液吸头排列机器人的第二种实施例，该吸头排列机器人与实施例1基本相同，区别仅在于：本实施例中，避让部533设置为连续的筋条，筋条的宽度小于或等于盒盖铰点的翻转间隙。这样设置同样能使盒盖能自然翻转通过避让部533保持水平，再通过筋条作用防止盒盖过于下斜。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (6)

1.一种二合一移液吸头排列机器人，包括机架(1)，所述机架(1)内装设有依次对接的上料机构(2)、送料机构(3)、下料机构(4)和排盒接料机构(5)，其特征在于：所述上料机构(2)包括两组上料驱动件(21)和一对用于装载不同型号移液吸头的储料滚筒(22)，两个储料滚筒(22)的旋转中心在高度方向呈偏心设置；

所述排盒接料机构(5)包括移动平台(51)、移动驱动件(52)和吸头盒固定架(53)，所述移动驱动件(52)安装在机架(1)的底板上，所述移动平台(51)与移动驱动件(52)连接，所述吸头盒固定架(53)设置在移动平台(51)上并与下料机构(4)对接，所述吸头盒固定架(53)上设有至少两列与吸头盒匹配的盒孔(531)，所述吸头盒固定架(53)的一侧设有驱使该列吸头盒盒盖上扬的肋板(532)，另一侧设有使另一列吸头盒盒盖水平或下斜的避让部(533)；

所述移动驱动件(52)包括底板上设置的第一电机和第二电机，所述第一电机的输出轴上设置有第一电机主动轮，所述底板上第一电机主动轮和第三从动轮之间设置有第一纵向导轨，所述第一纵向导轨上设置有第一纵向滑块，所述第一纵向滑块上设置有第一从动轮和第二从动轮，所述第二电机输出轴上设置有第二电机主动轮，所述底板上第二电机主动轮和第四从动轮之间设置有第二纵向导轨，所述第二纵向导轨上设置有第二纵向滑块，所述第二纵向滑块上设置有第五从动轮和第六从动轮，所述第一纵向滑块和第二纵向滑块之间设置有横向导轨，所述横向导轨上设置有横向滑块，移动吸头盒固定板固定于横向滑块上，所述移动吸头盒固定板与第一电机主动轮、第二电机主动轮通过驱动皮带经由第一从动轮、第二从动轮、第三从动轮、第四从动轮、第五从动轮、第六从动轮连接，所述第一电机与第二电机同向转动时，所述移动吸头盒固定板沿横向导轨移动，所述第一电机与第二电机异向转动时，所述移动吸头盒固定板沿第一纵向导轨和第二纵向导轨移动；

所述上料驱动件(21)包括上料驱动电机(211)、上料驱动轮(212)、上料传动带(213)、上料传动轮(214)和上料转轴(215)，两个储料滚筒(22)于中心位置分别通过相应的上料转轴(215)安装在机架(1)内，上料传动轮(214)安装在上料转轴(215)上，上料驱动电机(211)安装在机架(1)上、且输出端安装上料驱动轮(212)，上料传动带(213)连接相应的上料驱动轮(212)和上料传动轮(214)，两个所述上料驱动轮(212)位于机架(1)一侧，同一组上料驱动件(21)中上料驱动轮(212)和上料传动轮(214)中心连线呈倾斜布置。

2.根据权利要求1所述的二合一移液吸头排列机器人，其特征在于：所述储料滚筒(22)包括筒体(221)，所述筒体(221)沿壁周向方向间隔设置有多块上料挡板(222)，所述筒体(221)的内部设置有与上料挡板(222)对应的V型槽(223)，所述V型槽(223)与送料机构(3)对接。

3.根据权利要求2所述的二合一移液吸头排列机器人，其特征在于：所述机架(1)包括架体(11)和倒L型背板(12)，所述倒L型背板(12)的竖板底端与架体(11)活动铰接，所述倒L型背板(12)的横板与架体(11)可拆卸连接，所述筒体(221)通过上料转轴(215)安装在倒L型背板(12)的竖板上。

4.根据权利要求3所述的二合一移液吸头排列机器人，其特征在于：所述倒L型背板(12)的竖板上还装设有用于支撑筒体(221)的支撑滚轮(23)。

5.根据权利要求1所述的二合一移液吸头排列机器人，其特征在于：所述避让部(533)设置为间断的或连续的筋条，所述筋条的宽度小于或等于盒盖铰点的翻转间隙。

6.根据权利要求1所述的二合一移液吸头排列机器人，其特征在于：所述吸头盒固定架(53)与移动平台(51)形成磁吸式可拆卸连接。